แอมโมเนีย (NH3): คืออะไร มีไว้เพื่ออะไร มีความเสี่ยง

ก แอมโมเนียด้วยสูตร NH3 เป็นก๊าซพิษที่ไม่มีสีและมีกลิ่นแรงและไม่พึงประสงค์ มีรูปทรงเรขาคณิตแบบเสี้ยม นอกจากจะเป็นก๊าซที่ละลายน้ำได้มากที่สุดแล้ว น้ำ ที่ทราบแน่ชัดโดยการก่อตัวของ พันธะไฮโดรเจน. เป็นสารสำคัญในวัฏจักรไนโตรเจนของโลก

มีการใช้กันอย่างแพร่หลายเป็นปุ๋ยตั้งแต่ ไนโตรเจน เป็นธาตุอาหารหลักสำหรับพืช กระบวนการผลิตหลักคือกระบวนการของ Haber-Bosch ซึ่งพัฒนาขึ้นเมื่อต้นศตวรรษที่ 20 เป็นสารที่กระตุ้นการดูแลเนื่องจากมีศักยภาพในการเป็นพิษสูง และในบางกรณี การได้รับสารนี้อาจถึงแก่ชีวิตได้

อ่านด้วย: แร่ใยหิน — สารต้องห้ามในหลายประเทศเนื่องจากปัญหาสุขภาพ

สรุปเกี่ยวกับแอมโมเนีย

• แอมโมเนียเป็นโมเลกุลที่มีสูตร NH₃, มีขั้ว, ละลายในน้ำ และรูปทรงพีระมิด
• เป็นก๊าซพิษไม่มีสี มีกลิ่นรุนแรงและไม่พึงประสงค์
• ส่วนที่ดีของแอมโมเนียที่ผลิตได้นั้นถูกกำหนดไว้สำหรับการผลิต ปุ๋ยเนื่องจากไนโตรเจนเป็นธาตุอาหารหลักสำหรับพืช
• วิธีหลักในการรับแอมโมเนียสังเคราะห์คือผ่านกระบวนการของ Haber-Bosch ซึ่งพัฒนาขึ้นเมื่อต้นศตวรรษที่ 20
• แอมโมเนียกระตุ้นให้เกิดความระมัดระวัง และการสัมผัสกับก๊าซนี้อาจทำให้เกิดปัญหาร้ายแรงรวมถึงความตายได้
• แม้จะเป็นที่รู้จักมาตั้งแต่สมัยโบราณ แต่มันถูกแยกออกจากกันและมีลักษณะเฉพาะในศตวรรษที่ 18 เท่านั้น

คุณสมบัติของแอมโมเนีย

• สูตรโมเลกุล: น₃.
• มวลโมลาร์: 17.031 ก.โมล^-1.
• จุดหลอมเหลว: -77.73 องศาเซลเซียส
• จุดเดือด: -33.33 องศาเซลเซียส
• ความหนาแน่น: 0.696g. แอล^-1.
• ลักษณะทางกายภาพ: ก๊าซไม่มีสี
• ความสามารถในการละลาย: ละลายน้ำได้ดี (≈ 530 g. แอล^-1 ที่ 20 °C); ละลายใน เอทานอล มันคือ เอทิลอีเทอร์.
• โมเมนต์ไดโพล: 1.47 D (โมเลกุลมีขั้ว)
• เรขาคณิตโมเลกุล:เสี้ยม.

แอมโมเนียมีลักษณะอย่างไร?

แอมโมเนียเป็น ก๊าซไม่มีสี เป็นพิษ กลิ่นฉุน. มันเกิดขึ้นในธรรมชาติ ส่วนใหญ่ผ่านการสลายตัวแบบไม่ใช้ออกซิเจนของพืชและสัตว์ และยังตรวจพบได้ในอวกาศอีกด้วย ผักบางชนิดรวมกับแบคทีเรีย ไรโซเบียมสามารถตรึงไนโตรเจนในชั้นบรรยากาศและผลิต NH ได้₃ที่เวทีสำคัญในงาน วัฏจักรไนโตรเจนทั่วโลก.

เมื่อคุณมีปฏิกิริยากับ ออกซิเจน, ใน การเผาไหม้, ผลิตก๊าซไนโตรเจนและน้ำ:

4 เอ็นเอช₃ +30₂ → 2น₂ + 6H₂อ

ระหว่าง ก๊าซแอมโมเนียมีความสามารถในการละลายน้ำได้สูงสุดซึ่งเป็นผลโดยตรงจากการสร้างพันธะไฮโดรเจนกับโมเลกุล H₂อ. นอกจากนี้ยังมีลักษณะพื้นฐานเล็กน้อยเนื่องจากปฏิกิริยาไอออไนเซชันต่อไปนี้:

เอ็นเอช₃ (aq) + ห₂O(l) ⇌ NH₄⁺ (aq) + OH^- (ที่นี่) K_ข = 1.8 x 10^-5

ค่า K ที่ต่ำ_ข แสดงให้เห็นว่าแอมโมเนียแตกตัวเป็นไอออนเพียงเล็กน้อย ดังนั้นแม้ในสารละลายเจือจาง กลิ่นของแอมโมเนียก็ยังสังเกตเห็นได้ชัดเจน

ภาพประกอบของโมเลกุลแอมโมเนีย

แอมโมเนียมีไว้เพื่ออะไร?

เพิ่มเติมจาก 80% ของการผลิตแอมโมเนียในโลกถูกใช้โดยตรงหรือไม่ใช้ เกษตรกรรม. ในบรรดาปุ๋ยที่ผลิตโดยใช้แอมโมเนีย ได้แก่ ยูเรีย แอมโมเนียมฟอสเฟต แอมโมเนียมไนเตรต และไนเตรตอื่นๆ จากการสำรวจทางธรณีวิทยาของสหรัฐอเมริกา ในปี 2561 การผลิตแอมโมเนียทั่วโลกอยู่ที่ประมาณ 144 ล้านตัน โดยมี เอเชีย ผู้ผลิตหลักส่วนใหญ่เกิดจากการ จีน.

ทั้งหมดนั้น ทำไมไนโตรเจนเป็นหนึ่งในธาตุอาหารหลักของพืช ดังนั้นจึงเป็นองค์ประกอบสำคัญสำหรับการเจริญเติบโตที่ดี

แอมโมเนียที่ใช้เป็นปุ๋ย

แอมโมเนียด้วย สำคัญในการสังเคราะห์กรดไนตริกซึ่งเป็นหนึ่งในผู้ผลิตและซื้อขายสารเคมีมากที่สุดในโลก กระบวนการเริ่มต้นด้วย ออกซิเดชัน จาก เอ็นเอช₃ ถึง NO โดยการเผาไหม้ของแอมโมเนียที่อุณหภูมิ 1200 K ต่อหน้าตัวเร่งปฏิกิริยาโรเดียมและแพลทินัม (Rh/Pt):

4 เอ็นเอช₃ +50₂ → 4 ไม่ + 6 ชม₂อ

จากนั้น NO จะถูกผสมกับอากาศและถูกดูดซับในน้ำทวนกระแส ทำให้เกิดกรดไนตริกที่มีความเข้มข้นประมาณ 60% โดยมวลหลังจากผ่านไปสองสามขั้นตอน

การใช้งานเล็กน้อย ได้แก่ การใช้แอมโมเนียในอุตสาหกรรมเครื่องสำอางและในส่วนประกอบของผลิตภัณฑ์ทำความสะอาดและสารฟอกขาว

อ่านด้วย: แอมโมเนียมไนเตรต — สารประกอบที่มีปฏิกิริยาสูงซึ่งใช้ในปุ๋ยและวัตถุระเบิด

การได้รับแอมโมเนีย

รูปแบบหลักของการผลิตแอมโมเนียคือ กระบวนการของ Haber-Bosch พัฒนาขึ้นครั้งแรกในปี 1908 โดยนักเคมีชาวเยอรมัน ฟริตซ์ ฮาเบอร์ จากนั้นจึงปรับเข้าสู่ระดับอุตสาหกรรมโดยนักเคมีและวิศวกรชาวเยอรมัน คาร์ล บ๊อช ระหว่างปี พ.ศ. 2452 ถึง พ.ศ. 2456 ทั้งคู่ได้รับรางวัล รางวัลโนเบล ของเคมีเพื่อความสำเร็จ

แสตมป์สวีเดนจากปี 1978 เพื่อยกย่องนักวิทยาศาสตร์ Fritz Haber [1]

ก ปฏิกิริยาของกระบวนการมีดังนี้:

เลขที่₂ + 3H₂ ⇌ 2 NH₃

ไฮโดรเจนถูกผลิตขึ้นโดย มีเทน,ช₄ด้วยไอน้ำและอากาศ ทำให้เกิด CO และก๊าซไฮโดรเจน CO เองก็สามารถทำปฏิกิริยากับไอน้ำเพื่อผลิตก๊าซไฮโดรเจนได้มากขึ้น

ช₄ + ฮ₂O → CO + 3 H₂

CO + H₂O → CO2 + H₂

ความท้าทายของกระบวนการ Haber-Bosch คือผลผลิต และเงื่อนไขเพื่อให้ได้ผลผลิตที่ดี เทอร์โมไดนามิกส์ต้องได้รับการปรับเป็นอย่างดี ในการประยุกต์ใช้หลักการเคมีเชิงกายภาพแบบคลาสสิกในระบบใน สมดุล.

เป็นปฏิกิริยาคายความร้อน (ΔH = - 92 kJ.mol^-1) อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นแม้ว่าจะเพิ่มความเร็วก็ตาม ปฏิกิริยาเคมี, ลดผลผลิตของปฏิกิริยา ที่อุณหภูมิที่กำหนด ทั้งอัตราการเกิดปฏิกิริยาและผลผลิตจะเพิ่มขึ้นในสถานการณ์ที่มีความดันสูง การมีตัวเร่งปฏิกิริยายังช่วยอำนวยความสะดวกในกระบวนการ ดังนั้น สภาวะการผลิตที่เหมาะสมจึงอยู่ที่ อุณหภูมิ ใกล้กับ 450 °C, ความดัน 20,260 kPa และตัวเร่งปฏิกิริยา Fe ต่างกัน₃อ₄ ผสมกับเค₂โอ, ซีโอ₂ และอัล₂อ₃.

ข้อควรระวังในการใช้แอมโมเนีย

แอมโมเนียเป็นก๊าซพิษ แต่ความเข้มข้นตามธรรมชาติของสารนี้ไม่เป็นอันตรายต่อเรา เรียบร้อยแล้ว สำหรับผู้ที่ทำงานกับสารนี้ต้องให้ความสนใจอย่างต่อเนื่องเนื่องจากในระดับที่สูงขึ้นของการสัมผัส NH₃ อาจทำให้เกิดอันตรายร้ายแรง เช่น ระคายเคืองต่อผิวหนัง ผิว, เรา ตาในลำคอและ ปอดนอกเหนือจากการเกิดอาการไอและแผลไหม้ เมื่อความเข้มข้นของแอมโมเนียอยู่ในช่วง 2,500 ถึง 4,000 ppm (มก. L-1) ในอากาศ มันทำให้มนุษย์เสียชีวิตในเวลาประมาณ 30 นาที และที่ระดับความเข้มข้นที่สูงขึ้น เช่น 5,000 ถึง 10,000 ppm ความตายจะเกิดขึ้นในทันที

แม้จะมีทั้งหมดนี้แอมโมเนีย ไม่จัดเป็นสารก่อมะเร็ง โดยองค์การระหว่างประเทศเพื่อการวิจัยโรคมะเร็ง (IARC)

ประวัติของแอมโมเนีย

แม้ว่าจะเป็นที่เข้าใจกันว่าแอมโมเนียเป็นที่รู้จักกันมาตั้งแต่สมัยโบราณ แต่เป็นหนึ่งในการอ้างอิงถึงวิธีแก้ปัญหา น้ำของสารนี้มาจากผลงานของ Raymond Lully มิชชันนารีชาวคาตาลันซึ่งมีอายุระหว่างศตวรรษที่สิบสามถึง สิบสี่ หนังสือ นักเคมีขี้สงสัย (จากอังกฤษ นักเคมีขี้สงสัย) จากปี ค.ศ. 1661 และประพันธ์โดย Robert Boyle ได้กล่าวถึงสารละลายแอมโมเนียที่เป็นน้ำในลักษณะเดียวกับที่ Johann Kunkel van Lowenstern กล่าวถึงก๊าซในผลงานของเขา

ก การค้นพบนี้มอบให้กับ Joseph Pristly ชาวอังกฤษ^*ซึ่งแยกและแสดงลักษณะของสารประกอบในปี พ.ศ. 2316 โดยการให้ความร้อนแก่สารละลายแอมโมเนียที่เป็นน้ำ (ซึ่งเขาเรียกว่า "วิญญาณที่ระเหยง่ายของเกลือแอมโมเนียม") ในเวลานั้น Pristly เรียกก๊าซนี้ว่า "อากาศอัลคาไลน์" ในปี ค.ศ. 1782 Torburn Olof Bergman นักเคมีชาวสวีเดนได้เสนอชื่อแอมโมเนียสำหรับ "อากาศที่เป็นด่าง" และในปี ค.ศ. 1785 Claude Louis Berthollet นักเคมีชาวฝรั่งเศสได้กำหนดองค์ประกอบทางเคมีของแอมโมเนีย

^* สมาคมเคมีอเมริกันยังให้เครดิตโจเซฟ แบล็ก ชาวสวีเดน ปีเตอร์ โวลฟ์ ชาวไอริช และคาร์ล วิลเฮล์ม ชีเลอ ชาวสวีเดน ในฐานะนักวิทยาศาสตร์ที่แยกแอมโมเนียได้

โดย Stefano Araujo Novais
ครูสอนเคมี